ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2010, № 1, с. 54-59
ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 591.412:618.3-06
ПОВЕДЕНИЕ ПОЛОВОЗРЕЛЫХ БЕЛЫХ КРЫС, ПОДВЕРГНУТЫХ АНТЕНАТАЛЬНОЙ ПРЕРЫВИСТОЙ ГИПОКСИИ В ПЕРИОД РАННЕГО ОРГАНОГЕНЕЗА: ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ
© 2010 г. Л. К. Трофимова, А. В. Граф, М. В. Маслова, Т. Ю. Дунаева, А. С. Маклакова, Н. А. Соколова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический ф-т, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12 E-mail: lidia.trofimova@gmail.com Поступила в редакцию 26.03.2009 г.
Исследовали влияние однократной и двукратной антенатальной прерывистой гипоксии в период раннего органогенеза (9-10-е сут внутриутробного развития) на поведение белых крыс. Как двукратное, так и однократное стрессорное воздействие приводило к снижению двигательной активности и повышению уровня тревожности потомства. Последствия однократного стресса были более выражены, чем последствия двукратного, причем в потомстве у самцов наблюдались более значительные изменения в поведении, чем у самок.
С конца 90-х гг. ХХ в. отмечается постоянное увеличение количества неврологических заболеваний детей разных возрастных групп, при этом до 44% случаев нервно-психических расстройств бывает обусловлено нарушениями внутриутробного развития (Володин и др., 2001). В число наиболее распространенных патологий беременности входит гипоксия.
Мягкие формы гипоксии используются в клинике для подготовки организма к физическим нагрузкам, а также для профилактики многих патологий, в том числе патологий беременности. В качестве терапевтического протокола такой формы гипоксии широко используется прерывистая гипоксия (ПГ), режим которой подразумевает чередование эпизодов гипоксии и нормоксии. В число положительных эффектов такого воздействия входят повышение эффективности использования кислорода тканями, адаптация органов к действию различного вида стрессов, активация иммунной системы, антигипертензивный эффект, в том числе во время гестозов беременности (Al-Jawa-hiri et al., 1995; Прерывистая ..., 1997; Neubauer, 2001; Manukhina et al, 2006). Тем не менее, даже мягкие формы гипоксии при неправильном режиме адаптивных тренировок могут иметь неблагоприятные последствия для организма. Известно, что ПГ ассоциирована с множеством патологических ситуаций, среди которых — апноэ во время сна, обструкционная легочная болезнь, астма. К негативным последствиям ПГ относят гипертензию, повышение риска возникновения инфаркта миокарда, когнитивные расстройства (Duchna et al., 2000; Clanton, Klawitter, 2001; Neubauer, 2001; Prabhakar et al., 2001).
Однако до настоящего времени ПГ остается наименее изученной формой среди других видов гипоксии (острой гипоксии, хронической гипоксии). До сих пор не проведена четкая граница, за которой терапевтические эффекты ПГ переходят в патологические. В частности, неясно, какое влияние на потомство могут оказывать гипоксические тренировки беременных с применением ПГ. Особый интерес в этой связи представляет исследование отдаленных влияний, сохраняющихся у половозрелых особей, перенесших антенатальную ПГ.
Внутриутробное развитие включает ряд периодов особой чувствительности зародыша к различным внутренним и внешним воздействиям, характеризующихся падением репаративных способностей организма (Отеллин и др., 2007). К одному из таких периодов относится период раннего органогенеза, в который происходит закладка большинства систем органов, в том числе нервной системы (Дыбан и др., 1975).
Показано, что в этот период сильные гипоксиче-ские воздействия в виде острой гипоксии приводят к уменьшению количества нервных клеток в различных участках головного мозга и патологиям развития контактов между ними, а также к гендерзави-симым нарушениям поведения, сохраняющимся в постпубертатном периоде (Граф, 2005). Однако ни в одном из известных нам исследований не был проведен анализ отставленных эффектов ПГ, перенесенной в период раннего органогенеза.
В связи с тем, что в терапевтическом протоколе, как правило, используется не один, а несколько сеансов ПГ, особый интерес представлял анализ последствий не только однократной ПГ, но и повторной (двукратной) ПГ.
Целью работы было изучение влияния антенатальной однократной и двукратной ПГ в период раннего органогенеза на поведение взрослых самцов и самок крыс.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работу выполняли на 34 беременных самках белых нелинейных крыс и их мужском и женском потомстве (89 крысят женского и 102 крысенка мужского пола).
Опытная группа самок подразделялась на 2 подгруппы. Самки 1-й опытной подгруппы (n = 15) подвергались однократному воздействию ПГ в течение 2 ч на 9-10-е сут беременности, соответствующие периоду раннего органогенеза. Самки 2-й опытной подгруппы (n = 5) подвергались двукратному воздействию ПГ — и на 9-е, и на 10-е сут беременности, по 2 ч. Для моделирования ПГ использовали газовую смесь, содержащую 10.5% кислорода и 89.5% азота. Животных помещали в герметичную камеру, в которую подавалась газовая смесь в течение 5 мин. Во время эпизода гипоксии содержание кислорода в самой камере снижалось до значений 11.5% за 1 мин, контроль за содержанием кислорода производился оксимет-ром модели В7-35 (СССР). Последующие 5 мин животные находились в условиях нормоксии в той же камере, цикл "гипоксия—нормоксия" непрерывно повторялся в течение 2 ч (всего 13 эпизодов гипоксии в сут). Использование данного протокола эксперимента основано на показателях ПГ, применяющихся в исследовательской, а также клинической и амбулаторной практике с целью коррекции патологических состояний, повышения работоспособности спортсменов в качестве базового тренировочного режима и др. (Прерывистая ..., 1997; Волков, 2000; Neubauer, 2001; Prabhakar, 2001). Моделирование ПГ проводили в 1-й половине суток (с 11:00 до 13:00). Во время моделирования гипоксии животные находились в условиях питьевой и пищевой депривации. Беременные самки контрольной группы (n = 14) не подвергались воздействию ПГ.
В возрасте 8 нед, что соответствует началу постпубертатного периода развития, проводили тестирование мужского и женского потомства по показателям двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, а также оценку уровня тревожности и эмоциональной напряженности в экспериментальных установках "норковая камера" и "приподнятый крестообразный лабиринт" (ПКЛ) (Буреш и др., 1991).
При тестировании в норковой камере животное помещали в центр камеры и в течение 3 мин визуально оценивали следующие показатели: горизонтальную двигательную активность (ГДА, количество пройденных квадратов), вертикальную двигательную активность (ВДА, число подъемов на задние лапы), суммарное количество отходов от
стенок камеры и выходов в центральную область камеры, число обследованных норок, суммарное время груминга (чистка покровов тела, с). При тестировании в ПКЛ животное помещали в центр лабиринта, мордой в светлый отсек, и в течение 3 мин визуально регистрировали следующие показатели: латентный период захода в темный отсек лабиринта, с; суммарное время пребывания на светлых лучах лабиринта, с; количество выходов на светлые лучи лабиринта; количество заходов в темные отсеки лабиринта; ВДА; суммарное время груминга, с.
Регистрируемые поведенческие параметры позволяют косвенно оценить следующие характеристики животного:
уровень локомоторной активности (по ГДА и ВДА в норковой камере и ВДА и количеству заходов в темные отсеки в ПКЛ);
уровень ориентировочно-исследовательской активности (по ВДА в обоих тестах и числу обследованных норок в норковой камере);
рост тревожности и эмоциональной напряженности (по увеличению времени груминга и по уменьшению числа отходов от стенок и выходов в центр в норковой камере; по снижению латентного периода захода в темный отсек; времени, проведенного на свету; и числа выходов на светлые лучи в ПКЛ).
В потомстве поведение самцов и самок оценивали отдельно. Статистическую обработку результатов осуществляли при помощи пакетов программ Microsoft EXCEL и Statistica 6.0. Для проверки значимости отличий между группами использовали i-критерий Стьюдента и U-критерий Манна—Уитни.
Эксперименты проводили в соответствии с этическими принципами и нормативными документами, рекомендованными Европейским научным фондом (ESF) и Хельсинской декларацией о гуманном отношении к животным.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При тестировании крысят контрольной группы были выявлены существенные гендерные различия. Как следует из табл. 1, в норковой камере самки демонстрировали значимо более высокие значения ГДА и ВДА, чаще отходили от стенок и выходили в центр камеры (при уровне достоверностир < 0.05). Зарегистрированные отличия свидетельствуют в пользу более высокой локомоторной и исследовательской активности в сочетании с меньшим уровнем тревожности у самок по сравнению с самцами. Аналогичные результаты для крыс того же возраста были получены в ряде предыдущих исследований (Граф, 2005).
Однократная двухчасовая антенатальная ПГ привела к падению ГДА и ВДА, снижению числа отходов от стенок и выходов в центр норковой ка-
Таблица 1. Влияние однократной антенатальной ПГ на поведенческую активность у потомства обоих полов в возрасте 8 нед
Показатель Группа Контроль Однократная антенатальная ПГ
самцы (п = 41) самки (п = 36) самцы (п = 33) самки (п = 32)
Норковая ГДА 57.1 ± 3.1 77.9 ± 4# 32.7 ± 3.1* 56.5 ± 2.7*#
камера ВДА 12.1 ± 0.7 15.5 ± 0.9# 7.5 ± 0.7* 12.9 ± 1*#
Отходы от стенок и выходы в центр 2.3 ± 0.3 3.8 ± 0.4# 0.9 ± 0.2* 2.7 ± 0.3*#
Число обследованных норок 0.1 ± 0.1 0 0 0
Время груминга, с 11.5 ± 1.8 10.8 ± 2.4 19.1 ± 2.9* 15.3 ± 2*
Приподнятый ЛП, с 5.4 ± 1.5 3.1 ± 1.1 3.7 ± 1.3 1.4 ± 0.6
крестообразный Время на свету, с 17.7 ± 2.2 19.7 ± 2.6 10.9 ± 2.2* 15 ± 3.3
лабиринт Число выходов на светлые лучи 0.8 ± 0.2 0.7 ± 0.3 0.4 ± 0.2 1.1 ± 0.3
Число заходов в темные отсеки 3.5 ± 0.3 3.9 ± 0.3 2.2 ± 0.3* 3.5 ± 0.3#
ВДА 3.5 ± 0.4 3.3 ± 0.4 2.3 ± 0.4* 3.8 ± 0.5#
Время груминга, с 18 ± 1.6 15 ± 1.8 22.6 ± 3.4 25.9 ± 3.4*
Примечание. Данные представлены в виде среднего ± стандартная ош
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.